Kühlradiator für ölgefüllte Transformatoren
Die Erfindung betrifft einen Kühlradiator für ölgefüllte Transformatoren.
Derartige Kühlradiatoren werden gebildet von Radiatorengliedern, die ihrerseits aus Halbschalen mit oberen und unteren Ausnehmungen zusammengefügt werden, die - nach Zusammenfügen der Glieder zu einem Radiator - der Aufnahme der oberen und unteren Sammelrohre für das Zubzw. Abführen der Flüssigkeit dienen. In diesem Falle finden Vollrohre Verwendung, während im Falle einer anderen, im wesentlichen ähnlichen Ausführungsform die Sammelrohre aus Halbrohren gebildet sein können, von denen das eine Halbrohr aus in die Radiatorgliedausnehmung eingesetzten Abschnitten gebildet wird, das nach Verbindung der Glieder miteinander durch ein Halbschalenrohr von Radiatorlänge zu einem Vollrohr ergänzt wird.
Diese Radiatorausbildung bedingt eine umständliche Herstellungsweise und erfordert eine grosse Zahl von Arbeitsgängen bei einem grossen Anteil manueller Tätigkeit, die insbesondere durch die Notwendigkeit der Handverschweissung der oberen und unteren Sammelrohre mit den Radiatorgliedern und - im Falle der zuletzt beschriebenen Ausführungsform - miteinander bestimmt wird. Maschinelles oder automatisiertes Verschweissen ist ausgeschlossen.
Darüber hinaus vermögen diese bekannten Radiatoren auch in funktioneller Hinsicht den an sie gestellten Anforderungen nicht vollauf zu genügen. Kühlradiatoren für Transformatoren erfordern zum Unterschied von üblichen Heizungsradiatoren eine auf einer einwandfreien physikalischen Funktion beruhende Leistungsfähigkeit. So ist es erforderlich, dass Turbulenzen und Toträume, in denen sich mit Gefahr örtlicher Überhitzungen Luft- bzw. Gasblasen ansammeln können, vermieden und damit einwandfreie Strömungsbedingungen gewährleistet werden. Bei den bekannten Radiatoren ist die Bildung solcher Turbulenzen bzw. Toträume an den beim Zusammenschweissen der Glieder und Einschweissen der Sammelrohre entstehenden, in den Durchflussraum ragenden Vorsprünge, Überlappungen und Durchdringungen des Gliedkopfes, jedoch auch an Biegeradien, Ausstanzungen und dergleichen unvermeidlich.
Darüber hinaus treten im Transformatorbetrieb Schwingungen auf, die sich im gesamten System ausbreiten und mechanische Belastungen im Radiator hervorrufen, die vielfach zum Bruch des Radiators bzw. Aufreissen der in grosser Zahl vorhandenen Schweissnähte führen. Infolgedessen war es auch erforderlich, sehr schwere Konstruktionen anzuwenden, zumal die Radiatoren bekanntlich freitragend am Transformatorgehäuse angebracht sind. Hierin ist auch die Ursache für die bisherige ausschliessliche Verwendung der beschriebenen Radiatorkonstruktionen zu sehen, da sich die verwendeten Materialien einer andersartigen Bearbeitung entzogen und die Wahl anderer Materialien aus Stabilitätsgründen nicht gangbar erschien.
Es hat sich nunmehr überraschenderweise gezeigt, dass die im Transformatorbetrieb auftretenden Schwingungen zu einer Spitzenbelastung lediglich im Bereich des Anschweissstutzens führen, der bei geringem Konstruktionsaufwand begegnet werden kann.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist demgemäss die Schaffung eines Kühlradiators für ölgefüllte Transformatoren, der bei Gewährleistung einer hohen Stabilität und einwandfreier Strömungseigenschaften die Möglichkeit einer rationellen, mechanisierten Herstellung von Radiatoren eröffnet Die Erfindung besteht darin, dass der Radiator aus Halbschalen mit rohrförmig derart aus dem Gliedschalenkörper herausgeprägten Naben zusammengefügt ist, dass die oberen und unteren Kammlinien der Rohrnaben zugleich die oberen bzw. unteren Begrenzungslinien des eine gegen die Rohrnabe ansteigende, obere Begrenzung aufweisenden Flüssigkeitsraumes bildet und dass in den dem Anschluss an den Transformatorkessel dienenden Anschlussrohrstutzen je eine sich über die beiden ersten bis maximal über die Hälfte der Radiatorglieder erstreckende Längsprofilversteifung vorgesehen ist.
Die besondere Form des Radiators aus an den Naben untereinander verbundenen Vollnabenradiotorgliedern ermöglicht eine ausserordentlich rationelle Herstellung eines Radiators mit hoher Leistungsfähigkeit. Die Herstellung des Radiators erfolgt durch Zusammenfügen beliebig vieler Teile einer einzigen Form, die ein Prägen in einem Arbeitsgang zulässt wobei sich die weiteren Arbeiten auf das Anlegen zweier Schweissnähte, nämlich der Verbindung jeweils zweier Gliedkörperhalbschalen durch Randverschweissung zu Radiatorgliedern, die durch Nabenverschweissung zur Bildung des Radiators miteinander verbunden werden, beschränken. Beide lassen maschinelles und gegebenenfalls sogar vollautomatisches Arbeiten zu.
Es werden keinerlei, den Strömungsquerschnitt bzw. die Flüssigkeitsströmung beeinträchtigende Vorsprünge gebildet, ebenso ist die Gefahr der Bildung von Lufträumen, in denen es zu örtlichen Überhitzungen kommen kann, praktisch vollständig ausgeschaltet.
Die maximal bis zur Hälfte der Radiatorenglieder, vorzugsweise bis zum zweiten oder dritten Glied reichenden Längsversteifungen beeinträchtigen die Durchflusseigenschaften des Radiators nicht, sie genügen jedoch überraschenderweise zur Erzielung einer ausreichenden Stabilität des Radiators. Es tritt nicht, wie an sich zu erwarten gewesen wäre, eine Verlagerung der Belastungsspitze auf eines der ausserhalb der Längsversteifungen gelegenen Glieder ein.
Die Versteifungskörper können die Querschnittsform eines Kreuzes, Dreiecks, Stegbleches oder eine andere Längs profilform aufweisen. Die Form des Gliedkopfes und die Anlage der Schweissnähte bleibt in jedem Zeitpunkt der Herstellung unter vollständiger Kontrolle des Bedienungspersonals, so dass fertigungsbedingte, zu Beeinträchtigungen der Strömungseigenschaften Anlass gebende Ungenauigkeiten weitgehend ausgeschaltet sind. Zu ihrem vollständigen Ausschluss werden die Glieder zweckmässig durch an sich bekannte Abschmelzschweissung miteinander verbunden, zu welchem Zweck die Gliedhalbschalen als Vorform zweckmässig an ihren Nabenrändern mit nach innen ragenden Randkragen versehen sind, die nach Zusammenlegen der Glieder mit ihren Naben bis zum Durchbruch des Schmelzgutes nach aussen abgeschweisst werden.
Zur Herstellung eines Stufenradiators ist zweckmässig an dem innenliegenden Glied der Radiatorenglieder ausser der Anschlussnabe für das verkürzte Glied auch eine Kopfnabe vorgesehen, die der Einführung eines Schweissbrenners dient und später durch Auf- bzw. Einschweissen eines Deckels verschlossen wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht eines Kühlradiators,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Radiatorglied,
Fig. 3 eine Sicht von der Seite auf Fig. 2,
Fig. 4 einen Teilschnitt durch Fig. 1 im Bereich des Anschlussstutzens gemäss Ausschnitt A,
Fig. 5 einen Schnitt durch zwei miteinander verbundene Radiatorglieder,
Fig. 6 einen Schnitt durch einen Stufenradiator,
Fig. 7 und 8 verschiedene Versteifungskörper.
In der Zeichnung sind mit 1 die Radiatorglieder eines Kühlradiators für Transformatoren bezeichnet, die unter Bildung von oberen und unteren Sammelkanälen aus senkrechte Kühlkanäle einschliessenden, durch Schweissen miteinander verbundenen Halbschalen la, lb gebildet sind. Der Radiator - siehe Fig. 3 - ist aus Halbschalen mit rohrförmig derart aus dem Gliedschalenkörper herausgeprägten Naben 2 gebildet dass die oberen bzw. unteren Kammlinien 3 der beim Zusammenfügen der Glieder an ihren Naben gebildeten Sammelkanäle die oberen und unteren Begrenzungslinien des Radiatorflüssigkeitsraumes bilden.
In den dem Anschluss des Radiators an den Transformatorkessel dienenden Anschlussstutzen 4 ist - siehe Fig. 1 und 4 - je eine bis in den Bereich der ersten Radiatorglieder, im Beispielsfalle bis zur Nahtstelle zwischen dem zweiten und dritten Glied reichende Längsversteifung 5 vorgesehen. Sie besitzt im Beispielsfalle die in Fig. 7 in vergrösserter Darstellung wiedergegebene Form eines Kreuzes, kann jedoch auch Dreieckspolygonform 6 (Fig. 8) oder eine andere Längsprofilform besitzen.
Trotz des Einragens der Versteifung in den Längskanal tritt eine Beeinträchtigung der Strömungseigenschaften des Radiators nicht ein, es erfolgt vielmehr im Zuführungskanal eine partielle Teilung des Flüssigkeitsstromes mit der Wirkung einer besseren Kühlmittelverteilung auf die Radiatorglieder. Andererseits hat sich überraschenderweise gezeigt, dass trotz Einragens der Versteifung lediglich bis in den Bereich der beiden ersten Glieder eine ausreichende Anschlussfestigkeit erzielt wird.
Die Verbindung der Halbschalen la, lb zum fertigen Radiator erfolgt durch Schweissen, zu welchem Zweck - siehe Fig. 2 und 5 - die Gliedhalbschalen als Vorform - wie an sich bekannt - mit einem umlaufenden Dichtrand 6 und weiterhin an der Nabe mit nach innen ragenden Randkragen 2a versehen sind. Nach Fertigstellung der Radiatorglieder durch übliches Nahtschweissen erfolgt der Aufbau des Radiators durch Zusammenfügen der Glieder mit ihren Naben und Abschmelzen der Randkragen 2a bis zum Durchbruch des Schmelzgutes nach aussen.
Die Schweissnaht ist mit 8 bezeichnet Das Schmelzgut überdeckt die Trennaht zwischen den beiden Gliedköpfen innen und aussen in Form einer leicht gewölbten Schweissnaht, so dass einerseits der Innendurchmesser der vereinigten Gliedköpfe ohne überstehende Ansätze durchgehend gleich ist und andererseits die beim Aneinanderlegen der Kragen 2a aussen gebildete ring- förmige Kerbe ausgefüllt ist. Sich bildende Gas- oder Dampfblasen werden somit in jedem Fall aus dem Bereich des Flüssigkeitsraumes an der schräg nach oben verlaufenden Gliedoberkante 9 - siehe Fig. 3 - in den Kanal 2 gebracht und entlang der Kammlinie 3 mit dem Flüssigkeitsstrom abgeführt.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Stufenradiator ist die Verbindung der Radiatorglieder in gleicher Weise bewirkt, wie dies anhand der in Fig. 5 beschriebenen Ausführung wiedergegeben ist. Der Unterschied besteht hier lediglich darin, dass zum Zwecke der Verschweissung der Radiatorglieder 10 mit den verkürzten Radiatorgliedern 11 die gegen das verkürzte Glied weisende Gliedschale 10a ausser einer Anschlussnabe 10b auch eine Kopfnabe 10c aufweist, die den Zutritt eines Schweissbrenners zu der Naht 12 zum Zwecke des automatischen Innenverschweissens erlaubt und die nach Fertigstellung der Naht 12 durch Auf- bzw. Einschweissen eines Deckels 13 oder dergleichen verschlossen wird.
Cooling radiator for oil-filled transformers
The invention relates to a cooling radiator for oil-filled transformers.
Such cooling radiators are formed by radiator members, which in turn are assembled from half-shells with upper and lower recesses that - after joining the members to form a radiator - the inclusion of the upper and lower manifolds for the Zubzw. Serve draining the liquid. In this case full pipes are used, while in the case of another, essentially similar embodiment, the header pipes can be formed from half pipes, one of which is formed from sections inserted into the radiator member recess, which after connecting the members to one another by a half-shell pipe of radiator length is added to a full pipe.
This radiator training requires a cumbersome production method and requires a large number of operations with a large amount of manual activity, which is determined in particular by the need for manual welding of the upper and lower header pipes to the radiator members and - in the case of the embodiment described last - to each other. Machine or automated welding is excluded.
In addition, these known radiators are also unable to fully meet the requirements placed on them from a functional point of view. In contrast to conventional heating radiators, cooling radiators for transformers require a performance based on perfect physical function. It is therefore necessary that turbulence and dead spaces, in which air or gas bubbles can accumulate with the risk of local overheating, are avoided and thus perfect flow conditions are guaranteed. In the known radiators, the formation of such turbulences or dead spaces is inevitable on the projections, overlaps and penetrations of the link head that arise when the links are welded together and the header pipes are welded together, but also on bending radii, punchings and the like.
In addition, vibrations occur during transformer operation that spread throughout the system and cause mechanical loads in the radiator, which in many cases lead to the breakage of the radiator or the tearing of the large number of weld seams. As a result, it was also necessary to use very heavy constructions, especially since the radiators are known to be attached to the transformer housing in a self-supporting manner. This is also the reason for the previous exclusive use of the described radiator constructions, since the materials used eluded any other type of processing and the choice of other materials did not appear feasible for reasons of stability.
It has now been shown, surprisingly, that the vibrations occurring during transformer operation lead to a peak load only in the area of the weld-on socket, which can be countered with little construction effort.
The aim of the present invention is accordingly to create a cooling radiator for oil-filled transformers which, while ensuring high stability and perfect flow properties, opens up the possibility of efficient, mechanized production of radiators. The invention consists in that the radiator consists of half-shells with a tubular shape that protrudes from the segmented shell body Hubs is assembled so that the upper and lower ridge lines of the tube hubs at the same time form the upper and lower boundary lines of the liquid space that rises towards the tube hub and has an upper boundary, and that in the connection pipe stub serving for connection to the transformer tank one each extends over the first two to A longitudinal profile stiffener extending over half of the radiator elements is provided.
The special shape of the radiator, consisting of full-hub radiator elements connected to one another at the hubs, enables extremely efficient production of a radiator with high performance. The production of the radiator is carried out by joining any number of parts of a single mold that allow embossing in one work step, the further work being the creation of two weld seams, namely the connection of two member body half-shells by edge welding to form radiator members, which are welded to the hubs to form the radiator be connected to each other, restrict. Both allow machine and possibly even fully automatic work.
No protrusions whatsoever are formed which impair the flow cross-section or the liquid flow, and the risk of the formation of air spaces in which local overheating can occur is practically completely eliminated.
The longitudinal stiffeners reaching up to a maximum of half of the radiator members, preferably up to the second or third member, do not impair the flow properties of the radiator, but surprisingly they are sufficient to achieve sufficient stability of the radiator. As would have been expected, the peak load does not shift to one of the links located outside the longitudinal stiffeners.
The stiffening body can have the cross-sectional shape of a cross, triangle, web plate or another longitudinal profile shape. The shape of the link head and the location of the weld seams remain under the full control of the operating personnel at all times during production, so that production-related inaccuracies that give rise to impairment of the flow properties are largely eliminated. For their complete exclusion, the links are expediently connected to one another by fusion welding known per se, for which purpose the link half-shells as a preform are expediently provided at their hub edges with inwardly protruding edge collars, which after the links are folded with their hubs to the outside until the melt material breaks through be welded.
To produce a stepped radiator, a head hub is expediently provided on the inner member of the radiator members in addition to the connection hub for the shortened member, which serves to introduce a welding torch and is later closed by welding on or welding a cover.
The invention is shown in the drawing, for example.
Fig. 1 is a view of a cooling radiator,
2 shows a section through a radiator element,
3 shows a view from the side of FIG. 2,
FIG. 4 shows a partial section through FIG. 1 in the area of the connecting piece according to section A,
5 shows a section through two radiator elements connected to one another,
6 shows a section through a step radiator,
7 and 8 different stiffening bodies.
In the drawing, 1 denotes the radiator members of a cooling radiator for transformers, which are formed from half-shells la, lb which include vertical cooling channels and are connected to one another by welding, forming upper and lower collecting channels. The radiator - see Fig. 3 - is formed from half-shells with tubular hubs 2 stamped out of the link shell body in such a way that the upper and lower ridge lines 3 of the collecting channels formed at their hubs when the links are joined together form the upper and lower boundary lines of the radiator fluid space.
In the connection piece 4 used to connect the radiator to the transformer tank - see FIGS. 1 and 4 - a longitudinal stiffener 5 is provided that extends into the area of the first radiator members, in the example to the seam between the second and third member. In the example, it has the shape of a cross shown in an enlarged representation in FIG. 7, but can also have a triangular polygon shape 6 (FIG. 8) or another longitudinal profile shape.
Despite the stiffening protruding into the longitudinal channel, there is no impairment of the flow properties of the radiator; rather, there is a partial division of the liquid flow in the supply channel with the effect of better coolant distribution on the radiator elements. On the other hand, it has surprisingly been shown that, despite the stiffening protruding, sufficient connection strength is achieved only up to the area of the first two links.
The connection of the half-shells la, lb to the finished radiator is done by welding, for which purpose - see Fig. 2 and 5 - the member half-shells as a preform - as known - with a circumferential sealing edge 6 and further on the hub with inwardly protruding edge collars 2a are provided. After the radiator members have been completed by conventional seam welding, the radiator is built up by joining the members with their hubs and melting off the edge collars 2a until the molten material breaks through to the outside.
The weld seam is denoted by 8 The melting material covers the separating seam between the two link heads inside and outside in the form of a slightly curved weld seam, so that on the one hand the inner diameter of the combined link heads is consistently the same without protruding approaches and on the other hand the ring formed on the outside when the collars 2a are placed together - shaped notch is filled. Forming gas or vapor bubbles are therefore brought into the channel 2 in any case from the area of the liquid space at the obliquely upwardly extending upper limb edge 9 - see FIG. 3 - and carried away along the ridge line 3 with the liquid flow.
In the stepped radiator shown in FIG. 6, the connection of the radiator elements is effected in the same way as is shown with reference to the embodiment described in FIG. The only difference here is that, for the purpose of welding the radiator members 10 to the shortened radiator members 11, the member shell 10a facing the shortened member, in addition to a connection hub 10b, also has a head hub 10c, which allows a welding torch to access the seam 12 for the purpose of automatic internal welding is allowed and which is closed after completion of the seam 12 by welding on or welding a lid 13 or the like.